對大型結構焊接變形的分析與控制探討

路廣

（久益環球（佳木斯）采礦設備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

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對大型結構焊接變形的分析與控制探討

路廣

（久益環球（佳木斯）采礦設備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

摘要：隨著我國工業的快速發展，機械工業作為工業化道路中的重要組成部分，大型結構在工業發展的道路上廣泛應用。而焊接是大型結構完成、應用中必不可少的工藝之一，所以焊接工藝質量的好壞對于大型結構的安全、質量等起著決定性的作用，不斷提高焊接工藝水平，控制焊接過程中出現的問題，對于提高大型結構的安全、質量具有重要的意義。

關鍵詞：大型結構；焊接變形；收縮變形；彎曲變形；扭曲變形

隨著經濟社會的快速發展，工業化進程的加快，大型結構焊接工藝已經成為當今工業化道路中必不可少的應用技術種類。大型結構指的就是在現實的生產過程中體積較為龐大、自身重量大，必須由各種鋼材焊接而成的一種結構。隨著大型鋼結構應用的不斷普及，在焊接過程中鋼結構出現變形是一個不可避免的問題，也是嚴重威脅鋼結構質量與安全的重要問題。目前在大型結構焊接過程中，矯正變形問題的方法主要有兩種：一種是大型結構焊接后采用機械設備矯正的方法，另一種是采用焊接火焰的方法來對變形進行矯正。其中，采用機械設備矯正的方法主要是借助外部與大型結構變形相反的力改變它的形狀，即變形的力與借助的外力相互抵消，達到預期的效果。而采用火焰加熱矯正的方法是利用熱脹冷縮的原理使得大型鋼結構變形，即加熱后冷卻后的收縮，來達到對大型結構矯正的目標。這兩種方法在過去鋼結構變形矯正中發揮著重要的作用，過去與現在相比，鋼結構無論是從質量上還是從體積上講都相對小得多。所以，這兩種方法相對于鋼結構來講操作簡單且非常實用，但是對于現在大型結構件來講，則必須從全局來考慮，單純地依靠后期的矯正不僅會影響到結構的安全質量，還會增加諸多不必要的人力、物力，提高大型鋼結構生產的成本。所以，相關的工作人員必須從鋼結構的圖紙設計、生產中的各道工序的控制做起，來實現大型結構件焊接的零變形。

1　大型結構件焊接變形種類的分析

對導致大型結構件焊接變形因素的分析：

在大型結構件焊接過程中，出現的變形種類主要有三種：即我們在實際中經常遇到的收縮變形、彎曲變形以及扭曲變形。大型結構件變形的種類。

其一，收縮變形。收縮變形是大型結構件焊接變形的基本單元，同時也是不可避免的問題。只有不斷加強對該問題的控制，才能逐步解決大型結構件焊接變形。我們知道，大型結構件焊接過程是一個由液態轉化為固態的過程，即在焊接時焊縫處于一個液態的過程，而冷卻后處于一個固態的過程，在這一過程轉化中由于焊接應力以及冷卻縮減的原理導致焊接后的大型結構件尺寸有所縮小。收縮變形大量出現在簡單的結構件焊接中，簡單的結構件焊接過程中焊縫相對較少，焊縫的方向也基本一致，焊后收縮的尺寸就最為嚴重，大型結構件尺寸縮小也更為嚴重。

其二，大型結構件焊接中的彎曲變形。彎曲變形出現的原理簡單來講就是焊縫焊接中出現的內應力與收縮變形結合的最后結果，其主要出現在細長的大型結構件上、焊縫相對分布不均勻的構件上、以及焊接順序相對混亂的構件上，如鏟車的履帶焊接中，最容易出現彎曲變形。

其三，扭曲變形。扭曲變形也是大型構件焊接中最容易出現的變形種類之一，我們知道，大型結構件大多是以框架式結構分布的，這種結構分布導致焊接點不對稱、焊縫出現的不規律，焊接中構件的內應力與外應力分布方向不一致，導致大型構件在焊接后出現的變形也不規律、位置不固定，讓工作人員難以預測，比如說一些大型構件的鏟斗、鏟車的鏟斗等，在焊接后容易出現彎曲變形。

2　對大型結構件焊接變形產生原因的分析

焊接變形是大型結構件焊接過程中不容忽視的問題之一，較小的變形可以影響到大型結構件的外觀和日常使用，較大的變形可以導致大型結構件過早的報廢，對個人、企業產生不必要的損失。所以，要想在焊接施工中有效地控制好變形問題，就要求我們必須掌握好導致大型結構件焊接變形的主要原因。第一種因素是焊接應力。焊接應力是導致大型結構件焊接變形的主要根源之一，在焊接每一個合攏縫隙中都會產生不同大小的焊接應力，所以，大型構件構成的體系越復雜，所產生的預應力的大小越復雜，越難以預測。

大型結構件在框架、結構設計中不合理，也是導致變形的主要原因之一，我們知道，如果大型構件設計的越合理，在焊接中的焊縫越少、焊接面積越小，焊接位置也相對均勻，反之則越多、越大、越復雜，最后大型結構件焊接中所產生的預應力越難以預測、估算。

焊接施工中出現的不合理因素，導致出現大型結構件焊接變形。焊接工藝的合理與否是大型結構件焊接中控制變形出現的重難點工作之一，其不僅影響著焊接結構的變形，同時也影響著焊接工作效率的高低，最終影響到大型結構件的應用質量。所以，在焊接施工過程中，我們一定要合理地制定出焊接工序、采用最先進的焊接工藝，焊接理論，來完成對大型結構件的焊接工作。

3　大型結構件焊接變形的有效控制方法

在大型結構件焊接施工中，應該盡量采用熱量較小的焊接工藝，如多層焊和二氧化碳氣體保護焊，焊接時采用跳焊和分段焊法。

選擇合理的焊接順序，盡量采用先內后外、從中間到兩端、先短后長的對稱焊接方法，使工件受熱均勻。

焊接變位機：大型結構件的外形尺寸和其自身質量都比較大，在焊接時很難調整工件的位置。為了提高生產效率和焊縫質量，生產中常運用焊接變位機，根據需要改變工件的空間位置，任意調整工件焊縫的位置，使焊縫處于最佳水平焊接狀態，保證焊縫質量和焊接工藝性。

焊接位置及搭焊平臺示意圖Fig.Welding position and lap welding platform schematic

4　結語

大型結構件焊接變形問題是一個相對綜合而又復雜的問題，由于大型結構件具有質量較重、體積較大、焊縫分布不均勻等特點，出現焊接變形也是焊接工藝施工中不可避免的問題之一。我們只有不斷強化焊接工藝水平，從全局出發，綜合的考慮焊接變形可能出現的各種原因、不同位置來實現對大型結構件焊接變形的控制，提高大型結構件的質量、應用效率。

參考文獻：

［1］程訓義.建筑安裝工程焊接實用手冊［K］.北京：中國建筑工業出版社，2001.

［2］JGJ8122002.建筑鋼結構焊接技術規程［S］.

［3］ 王德山.鋼結構設計及輕型鋼結構應用［J］.山西建筑，2006，32（07）：64-65.

Analysis and control of large-scale structure welding deformation

LU Guang
(Jiuyi Global(Jiamusi)Mining Equipment Co.,Ltd.,Jiamusi 154003,China)

Abstract:With the rapid development of China's industry,machinery industry as an important part of industrialization, large-scale structure has wide range of applications in industrial development.Welding is an essential process in the application of large-scale structure,so the quality of welding process plays a decisive role in the safety and quality of large-scale structure,thus constantly improving the level of the welding process and controlling the problems in welding process has great significance for improving the safety and quality of large-scale structure.

Key words:Large-scale structure;Welding deformation;Shrinkage deformation;Bending deformation;Twisting deformation

中圖分類號：TG404

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）08-0116-02

收稿日期：2016-02-26